Inhaltsverzeichnis. Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 2

Transkript

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2 Inhaltsverzeichnis Projektdokumentation... 1 Zusammenfassung... 3 Ausgangslage und Auftrag... 4 Zeitlicher Rahmen und Inhalte Ablauf der Forschungsarbeit...5 Themensuche und Zielsetzung... 6 Analyse... 7 Der Strommarkt Schweiz... 8 Bericht Kleinwasserkraftwerk Stanipac Die Arten von Wasserkraftwerken Einteilung nach Auslastung Verschiedene Bauarten Planung Videodreh Kleinwasserkraftwerk Stanipac...14 Interview mit Kleinkraftwerk Besitzer Herr Hans Ueli Flückiger Wasserkraftwerk selbst gemacht Schlusswort Lerntagebuch Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 2

3 Zusammenfassung Ausgangslage Das ABS Burgdorf definierte für das Pullout der Mittelstufe im 1. Semester des Schuljahres 2010/11 den Schwerpunkt Forschungsarbeit. Ziel Das Ziel war, zu Themen der Wissenschaft und Technologie zu forschen. Ich wählte das Thema Wasserkraft. Lösung / Realisierung Im Rahmen meiner Arbeit habe ich viele Recherchen gemacht, Experten befragt, ein Video gedreht und ein eigenes Mini-Wasserkraftwerk mit meinem Vater gebaut. Auf folgenden Seiten dieses Dossiers sind meine Ergebnisse und Forschungen aufgezeigt. Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 3

4 Ausgangslage und Auftrag Schwerpunkt Forschungsarbeit : Wir forschen zu Themen der Wissenschaft und Technologie. Wir eignen uns Fachwissen an, recherchieren und treten in Kontakt mit Fachpersonen. Wir suchen nach Parallelen in der realen Welt, experimentieren und beobachten. Wir setzen unser Projekt in verschiedene Formen der Darstellung und Präsentation. Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 4

5 Zeitlicher Rahmen und Inhalte Ablauf der Forschungsarbeit Datum Inhalte Entwicklung des Themas Forschungsarbeit Was heisst forschen? Was heisst Experimentieren? Was beinhaltet ein Forschungsprojekt? (2 Plakate erstellen) Liste von interessanten Fragen aus dem Alltag Informationen beschaffen Projektplanung anhand Dokumentation Themensuche Ziel bestimmen Recherchieren ev. Arbeitspakete, Arbeitsabläufe und Experiment planen Ziele definieren (SMART) Analyse (Mindmap) Planung: Arbeitspakete und Arbeitsabläufe Kontakt mit Fachperson planen. Interviewfragen sammeln. Recherchieren!! Experimente durchführen, Ergebnisse beschreiben und auswerten. - Fragen und Hypothesen stellen - Phänomene beobachten, beschreiben und vergleichen - Phänomene untersuchen - über die Ergebnisse und Untersuchungsmethoden nachdenken und reflektieren Interview mit Fachperson durchführen. Berichterstattung Videodreh und Experimente Videoschnitt und Dokumentation, Recherche Videoschnitt und Dokumentation Berichte/Dokumentation Planung Präsentation der Forschungsarbeit in der Regelklasse: Was will ich meiner Klasse präsentieren? Wie kann ich die Klasse einbeziehen? Was sollen sie lernen? Die Forschungsarbeit auswerten Reflexion und Erfahrungsbericht. und abschliessen. Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 5

6 Themensuche und Zielsetzung Brainstorming Wasserkraftwerk: Grand Dixence Generator Turbine Grösster Staudamm der Welt Speicherkraftwerk Miniwasserwerk Herr Flückiger Ziel: Herausfinden, wie man aus Wasser Strom macht. Dort, wo wir in die Ferien gehen, hat es einen Stausee mit Turbine. Auswahl meines Themas Wasserkraftwerk Was will ich erreichen? = Ziele Ich will erklären, wie man aus Wasser Strom macht. Ich will ein eigenes Wasserkraftwerk bauen. Wie erreiche ich mein Ziele? Ich stelle mir vor, zu recherchieren und dabei ein Mini-Wasserwerk zu bauen und weitere Experimente durchzuführen. Ich will eine Fachperson fragen (Herrn Flückiger), besuchen und ein Interview machen. Was will ich machen? = Vorgehen = Arbeitspakete Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 6

7 Analyse Am Anfang meiner Forschungsarbeit zeichnete ich ein Mindmap, um eine Struktur und Übersicht zum Thema Wasserkraft zu bekommen. Diese Gliederung habe ich praktisch in meiner Arbeit übernommen und weiter ausgeführt und entwickelt. Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 7

8 Der Strommarkt Schweiz In der Schweiz wird 60% des Stroms aus Wasserkraft erzeugt. Die Stromversorgung der Schweiz wird durch rund 850 Elektrizitätsversorgungs-unternehmen (EVU) sichergestellt. Viele der Stadt- und Gemeindewerke sind als Querverbundunternehmen auch für die Wasser- und Gasversorgung verantwortlich. In einigen Kantonen und Städten ist ein einziges, vertikal integriertes Unternehmen für die ganze Versorgungskette zuständig, in anderen Kantonen wird die Versorgung von unterschiedlichen Unternehmen wahr-genommen. Die EVU s sind zu 83% in der öffentlichen Hand (Zahlen 2007) betrug der Elektrizitäts-Endverbrauch 57,5 Milliarden Kilowattstunden und die einheimischen Kraftwerke erzeugten 66,5 Milliarden Kilowattstunden. Der grenzüberschreitende Stromhandel spielt für die Schweiz wirtschaftlich und versorgungstechnisch eine grosse Rolle: 2009 wurden 52,0 Milliarden Kilowattstunden importiert und 54,2 Milliarden Kilowattstunden exportiert. Der Saldo aus dem Stromaussenhandel lag 2009 bei rund 1,5 Milliarden Schweizer Franken. Je ein Drittel des Strom-Endverbrauchs entfällt auf die Haushalte, die Industrie und den Dienstleistungssektor. Der Anteil an Elektrizität am gesamten Energiebedarf liegt bei rund 23%. Zur gesamten inländischen Stromproduktion tragen die Wasserkraftwerke rund 55%, die Kernkraftwerke 40% und die konventionell-thermischen Anlagen sowie die neuen erneuerbaren Energien rund 5% bei. Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 8

9 Der Stromverbrauch pro Kopf in der Schweiz liegt ca. 14% (8.1kWh 2007) über dem europäischen Durchschnitt (7.1kWh 2007). In den Reichen Ländern wo die Scheichs wohnen ist der Pro Kopfverbrauch in den letzten 25 Jahren massiv angestiegen. In Bahrain zum Beispiel waren es kwh nun sind es 14.1kWh. Das ist fast eine Verdreifachung. a Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 9

10 Bericht Kleinwasserkraftwerk Stanipac Seit 150 Jahren haben Kleinwasserwerke eine grosse Bedeutung gab es Kleinwasserwerke mit dazugehörenden Mühlen und Sägereien die mit Wasser liefen. Doch 1975 gab es nur noch 700, denn man wollte nur grosse Energiewerke bauen z.b. Atomkraftwerke und neue Vergütungen. Das Wasserkraftwerk Stanipac wurde 1898 für eine Fabrik gebaut. Nach dem es 1929 und 1980 erneuert wurde ging es 2009/10 an Herr Flückiger über. Das Kleinwasserkraftwerk wurde abgerissen und nach neuester Technologie wieder aufgebaut. Heute produziert das Kleinwasserwerk Stanipac sechs Mal mehr Strom als das erste Kraftwerk und doppelt so viel wie nach der Erneuerung von Was beinhaltet ein Wasserkraftwerk? Ob Gross- oder Kleinwasserkraftwerk, es benötigt immer dasselbe. Das wichtigste ist das Wasser, denn je mehr Wasser desto mehr Energie! Es kommt auch auf den Höhenunterschied an. Die Höhe vom Oberwasser (Einlauf), bis ins Unterwasser(Auslauf) bestimmt wie viel Strom produziert werden kann. Beim Wasserkraftwerk Stanipac sind das im Minimum 3,4m im Maximum 4,0m je nach Wasserstand der Emme. Was jedes Kraftwerk auch braucht ist ein Bipasssystem. Sollte das Werk einmal ausser Betrieb sein, kann das Oberwasser nicht einfach gestaut werden. Der Kanal würde überlaufen und die Leute nach dem Werk hätten kein Wasser mehr. Also muss das Wasser bei Werkstillstand, irgendwie weitergeführt werden. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste ist eine Klappe die aufgeht, wenn das Kraftwerk abstellt. Die zweite Möglichkeit ist das Grundablasssystem, dass man von unten öffnen kann. Dadurch fliesst das Wasser bis zum Grund ab. Dieses System wird häufig zur Reinigung Kanals eingesetzt. Was es auch noch braucht ist eine Rechenanlage, welche das Werk vor Laub und anderen Gegenständen schützt. Das Wasser fliesst durch die Rechenstäbe und das Laub bleibt daran hängen. Nach einer gewissen Zeit wird das Laub mechanisch vom den Rechenstäbennach oben abgekratzt. Dann wird das Laub über eine Art Dachrinne ins Unterwasser befördert. Was em Bach gehört das lässt man dem Bach! Früher hat man das Laub über Container entsorgt. Das hat aber keinen Sinn. Herr Flückiger produziert für ganz Burgdorf Strom sogar für die ganze Schweiz. Herr Flückiger weiss nicht, wo der Strom hingeht. Der Strom wird einfach in das grosse Netz eingespiesen. Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 10

11 Die Arten von Wasserkraftwerken Das Nutzgefälle oder die Fallhöhe ist der Höhenunterschied zwischen dem Wasserspiegel oberhalb der Turbine (Oberwasser) und dem Wasserspiegel nach der Turbine (Unterwasser). Niederdruckkraftwerke Fallhöhe: < 15 m Verwendung für: Grundlast Turbinenarten: Kaplan-Turbine, Durchströmturbine Bauarten: Flusskraftwerke, Gezeitenkraftwerke, Wellenkraftwerke Mitteldruckkraftwerke Fallhöhe: m Verwendung für: Grundlast, Mittellast Turbinenarten: Francis- Turbine, Kaplan-Turbine, Durchströmturbine Bauarten: Flusskraftwerke, Speicherkraftwerke Hochdruckkraftwerke Fallhöhe: m Verwendung für: Spitzenlast Turbinenarten: Francis -Turbine, Pelton- Turbine Bauarten: Flusskraftwerke, Speicherkraftwerke, kraftwerke, Kavernenkraftwerke Pumpspeicher- Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 11

12 Einteilung nach Auslastung Die erzeugte Strommenge (Regelarbeitsvermögen) ergibt im Verhältnis zur Nennleistung die Auslastung eines Kraftwerkes. Grundlastkraftwerk Auslastung: > 50 % Bauarten: Gezeitenkraftwerke, Strom-Boje, Wellenkraftwerke Mittellastkraftwerke Auslastung: % Bauarten: Flusskraftwerke mit Schwellbetrieb, Speicherkraftwerke Spitzenlastkraftwerke Auslastung: Bauarten: < 30 % Speicherkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke, Kavernenkraftwerke Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 12

13 Verschiedene Bauarten Laufwasserkraftwerk Beim Laufwasserkraftwerk wird ein Fluss gestaut, durch das abfliesende Wasser wird Strom gewonnen. Speicherkraftwerk Bei einem Speicherkraftwerk wird das Wasser über einen Zeitraum (mehrere Stunden-Monate) gestaut um Spitzenenergie zu erzeugen Pumpspeicherkraftwerk Ein Pumpspeicherkraftwerk ist ein Speicherkraftwerk, bei dem mit überschüssigem Strom Wasser aus einer niedrigen Lage in einen höher gelegten Stausee gepumpt wird, um später Spitzenstrom zu erzeugen. Pumpspeicher-Kraftwerk bieten derzeit als einzige Energieanlage die Möglichkeit, Elektrizität wirtschaftlich und im nennenswertem Umfang mit Hilfe potentieller Energie (Speicherwasser) zu speichern. Kavernenkraftwerk Ein Kavernenkraftwerk verwendet künstlich geschaffene Hohlräume, fügt als Energiespeichin oder als Standort für Kraftwerkskomponenten, es fügt sich damit sehr unauffällig in das Landschaftsbild ein. Gezeitenkraftwerk Ein Gezeitenkraftwerk nutzt die Energie von Ebbe und Flut. Meeresströmungskraftwerk Bei einem Meeresströmungskraftwerk wird die Energie aus der kinetischen Meeresströmung gewonnen. Wellenkraftwerk Beim Wellenkraftwerk nutzt man die Meerwellen um Energie zu erzeugen. Schiffsmühle Eine Schiffmühle besteht auf einem Schwimmkörper befestigten und auf einem Fluss verankertes Wasserrad. Strom Boje Eine Strom Boje wandelt die kinetische Energie in elektrische Energie um. Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 13

14 Planung Videodreh Kleinwasserkraftwerk Stanipac Telefongespräch mit Herrn Flückiger Grüessäch Herr Flückiger I Bi dr Gian Grichting, Sohn vom Didier Grichting. I mache äs Projekt übers Wasserkraftwerk. I Hätti wöua frage, ob dir bereit wäret es Interview zgä? Hättet dir nächschtä Ziischti Früa Ziit Für äs Interview? Dörfti das de fiumä? Mail an h.u.flueckiger@bluewin.ch (Bestätigung) Lieber Herr Flückiger Herzlichen Dank für Ihre Zusage für das Interview. Ich freue mich sehr! Hier die Fragen, welche ich Ihnen stellen möchte: 1. Wie viele kw Strom produzieren Sie am Tag? 2. Wie viele Liter Wasser fliessen am Tag durch die Turbine? 3. Für wie viele Haushalte können Sie Strom produzieren? 4. Wie Alt ist Ihr Wasserkraftwerk? 5. Was für eine Art von Wasserkraftwerk besitzen Sie? Dann würde es mich sehr freuen, wenn Sie mir ihr Wasserkraftwerk zeigen und erklären können. Wie abgemacht wird ein Mitschüler filmen. Meine Lehrerin Frau Gfeller ( ) wird auch mitkommen. Unser vereinbarter Treffpunkt: 8:00 bei dem Wasserkraftwerk Vielen Dank! Lieber Gruss Gian Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 14

15 Interview mit Kleinkraftwerk Besitzer Herr Hans Ueli Flückiger Wie viel KW Strom produzieren Sie am Tag? Im Schnitt ca. 2800Kw/h pro Tag. Wie viele Liter Wasser fliessen am Tag durch die Turbine? Etwa 4200 Liter pro Sek. d.h im Tag, 362 Mio Liter. Für wie viele Haushalte können Sie Strom produzieren? 300 bis 350 Haushalte, aber es kommt eben darauf an wie man den Haushalt einschätzt. Wie alt ist Ihr Wasserkraftwerk? Es ist 1889 gebaut worden, also wäre es 112ährig geworden. Ist aber 1929 erneuert worden und im letzten Jahr abgerissen und neu gebaut worden. Wie viel kostet ein Wasserkraftwerk? Dieses kostete ca. 1.7 Mio. Franken. Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 15

16 Wasserkraftwerk selbst gemacht Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 16

17 Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 17

18 Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 18

19 Schlusswort Das Erarbeiten des Themas Wasserkraft hat mir sehr viel Spass gemacht. Es war interessant rauszufinden, wie man aus Wasser Strom macht, Stromverbräuche pro Kopf in verschieden Länder zu berechnen, wie viel die Schweiz importiert und exportiert und ein Mini-Wasserkraftwerk zu bauen. Dazu habe ich gelernt, Filme zu schneiden, mit dem Computer grössere Recherchen zu machen und alles in einer Dokumentation darzustellen. Ich danke für Ihr Interesse! Projektdokumentation Wasserkraftwerk Gian Grichting 2010 Seite 19